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哲學與科學:我的個人體驗

以哲學為人生志業以前,我曾經對科學充滿了興趣。中學甫接觸物理學便深深著迷。物理學吸引我的不只是簡約漂亮的物理定律如何描述或規範世界的根本現象,更是許多物理概念所具有的獨特性與彼此之間的獨特關係。

古典物理學一般以運動學開始。在運動學中,速度和加速度都有清楚的定義:速度是位置變化量與時間變化量的比值,加速度是速度變化量與時間變化量的比值。不難看出,加速度最終可以化約成長度與時距的某種關係。事實上,在運動學中最基本的物理量就是長度與時距。這是何等簡約漂亮的世界結構!?

不同的物理量之間的化約關係不只展現在物理量的定義上,也展現在物理量的單位上。速度的標準單位是 m/s ;加速度的標準單位是 m/s2 ;而 m 與 s 正分別是長度與時距的標準單位。單位相同的物理量是同類的物理量。譬如,瞬時速度、平均速度、速率的單位都是 m/s 。

進展到牛頓力學的時候,有個問題曾令我非常困惑。第二定律是關於力、質量、加速度這三者的關係。加速度在運動學中有清楚的定義。那質量呢?在這裡的標準作法是將質量定義成慣性,而一物的慣性定義成其受淨力與加速度的比。也就是說,質量可以化約成力、長度、時距的某種關係。但從另外一方面來說,力的標準單位是 kg∙m/ s2 ,而 kg 是質量的標準單位。也就是說,力可以化約成質量、長度、時距的某種關係。所以,這裡有個問題:質量與力究竟何者比較基本?

一般的中學教育不會認為這是一個重要問題,但中學時期的我很執著要找出至少表面上能自圓其說的答案。然而,這類問題可說是接二連三,譬如根據功能原理,對一物做淨功等於此物的能量變化,而一物到底有多少(絕對)能量卻沒有任何的意義。當然,一個物體的位置座標數值並沒有絕對的意義,其僅僅標示出此物跟原點在坐標系中的相對關係,但質量卻似乎不是如此。的確,一物的質量數值大小是相對於單位(比較標準)的,但一物有質量或沒質量這件事卻是絕對的,而一物連有能量或沒能量這件事也都是相對的。為什麼能量比較像位置而比較不像質量這樣的物理量?

進入電學的時候,第一件事情就是要介紹靜電現象與電荷的概念。一般把電荷定義為引起靜電現象的東西,但這個電荷的概念令當時的我非常困惑。靜電現象是可(在巨觀的層次上)直接觀察的,而電荷卻不可直接觀察。這可以跟能量做個對比。能量變化引起的現象(譬如一物運動狀態的改變)是可直接觀察的,但能量是無法直接觀察的。雖然如此,不可直接觀察的能量的概念卻是清晰的,因為其可以化約為質量、長度、時間的某種關係 (kg∙m2/ s2) 。可是,不可直接觀察的電荷無法化約為更基本的物理量(的某種關係),因此其概念對當時的我而言是模糊的,就算把電荷當成一種基本的物理量也無助於理解。這裡可以做個對比:長度或時距雖然是基本的物理量,其概念是清晰的,因為可以直接觀察。簡單地說,電荷一方面是基本的物理量,另一方面又不可直接觀察,因此令當時的我狐疑:電荷到底是什麼樣的東西?電荷真的存在嗎?

大學時期我則醉心於生命科學。生命科學中最驚人卻美麗的發現是個體生命的藍圖 —— 一個物種的發展藍圖、甚至整個演化史的藍圖都藏在 DNA 裡。這個發現也同時賦予了人類操縱生命的機會:修改了 DNA 便可以操縱個體的各種性狀。這個技術就像魔戒,誰不想透過修改 DNA 變得更漂亮、聰明、健康、長壽?我甚至因這興趣進了分子生物實驗室。然而,慢慢地我發現有個問題使我糾結:基因修改是否違反生命的本質?不論從演化的巨觀角度,或者從 DNA 複製或轉錄特性的微觀角度,變異是個體生命(如免疫系統)或物種延續(演化適應)不可或缺的成分。病毒、細菌、昆蟲此類有超強適應能力的物種就是得利於因世代更新快速而能迅速累積的大量變異(多樣性)。基因修改恰恰是反其道而行:健康長壽因而無法快速更新世代;漂亮聰明等單一價值取向違反了多樣性。基因修改是不是違反了生命的本質?基因修改究竟是增進福祉還是自取滅亡?

科學實作似乎不怎麼思考這些根本問題。每個領域有既定的方法論,每個實驗室有既定的主題與實驗架構,每次試驗失敗都歸咎於枝微末節。喜歡思考根本問題的我慢慢發現跟科學實作格格不入。漸漸地我明白到,我適合從事的其實是哲學。具體來說,哲學就是在各個領域問一些根本問題。

那麼哲學跟科學是不是截然不同呢?轉行到哲學後回頭看,會不會覺得過往在科學上的投入是浪費或無關哲學?答案是否定的,因為科學與哲學有許多共通點。兩者都對世界的根本樣貌很好奇,兩者的研究主題往往高度相關,就連研究方法兩者也有驚人的相似。

先就後設的角度來談研究方法。如前述,每個科學實驗室有既定的主題與實驗架構,每次試驗失敗大都歸咎於枝微末節而非關宏旨。這是不是科學向前突破的障礙呢?一個科學理論究竟該不該因為一個試驗或預測失敗而被推翻?該不該因為一個試驗或預測成功而提高可信度?或者從更高層次來說,這一切的衡量標準是不是該由科學典範時期的科學社群決定?若根據科學哲學家 Thomas Kuhn 的想法,因循社群既有的方法論並將失敗歸咎於枝微末節的做法反而是科學典範時期往前進展所必要的(惡)。讀者不須同意 Kuhn 的想法,這裡僅是希望讀者能明白:「科學該如何進行?」是一個什麼樣的哲學問題。事實上,同樣的問題也可以拿來針對哲學。一個哲學理論究竟該不該因為一個反論證而被推翻?該不該因為一個支持論證而提高可信度?或者從更高層次來說,這一切的衡量標準是不是該由哲學典範時期的哲學社群決定?

無論採取何種後設的方法論,觀察、提問、假設、驗證等等程序依然是科學實作所依賴的環節,雖然驗證的方式會依不同的科學哲學立場而不同。就這點而言,哲學實作也是相似的。哲學家觀察根本現象,提出根本問題,構思可加以解釋的(新)學說,並用更廣泛或更根本的方式加以驗證。譬如說,觀察我們的時間經驗裡變動不居的現象後,哲學家提問有沒有一個絕對的且會流動的「現在」?主張有的學說嘗試去分析這到底是怎麼一回事,到底是什麼樣的世界根本結構致之。然後哲學家們從語意學、形上學、現象學、相對論、量子力學中去找證據來檢驗這樣的學說。從這點來看,哲學跟科學一樣都是講究嚴密論證的學科。

就研究主題而言,可用前述一些曾令我困惑的例子來看哲學與科學的關係。質量與力究竟何者比較基本?在當代哲學中,這其實就是涉及了根本性 (fundamentality) 的問題。這個世界中,是不是有一些事物比另一些事物更根本並因而能以之解釋後者?若然,那麼又是哪些事物更根本呢?究竟是質量(和加速度)解釋了力,還是力(和加速度)解釋了質量呢?又或者,力與質量沒有哪個比較基本;兩者只不過是有牛頓第二運動定律所描述的關係?

一物有能量或沒能量的相對性涉及了一個結構主義 (structuralism) 的爭論:究竟是事物本身比較基本或是事物之間的(相對)關係比較基本?到底是兩物之間的某種 (kg∙m2/ s2) 關係奠基於兩物各自本有的能量,還是兩物各自本有的能量奠基於兩物之間的某種 (kg∙m2/ s2) 關係?更極端來說,有某種關係的兩造是不是其實不存在,而真實存在的僅僅是這個關係所反映的結構?

所謂的電荷到底是什麼樣的東西?到底存不存在呢?這其實就是科學實在論 (scientific realism) 的爭論所關心的議題:科學理論所假設的不可直接觀察的東西 (unobservable entities) 到底存不存在?贊成的一方會認為「電荷」這個詞指涉到一個雖不可直接觀察但真實存在的東西,而且正是這個東西解釋了相關的可直接觀察的巨觀現象。反對的一方會認為「電荷」這個詞只是為了方便而被使用,其內涵必須由可直接觀察的巨觀現象來理解,並且不存在一個巨觀現象之外被叫做「電荷」的東西。

「基因修改到底應不應該?」這個問題則涉及了至少兩個哲學議題。首先,要說明為何生命的本質之一是變異,不得不訴諸其功能或目的:讓物種存續。然而,這個目的性的解釋如何能相容於機械性的物理宇宙?地球繞日運行是機械性的:其被重力的定律所支配,且其中不存在所謂的「目的」。假若所有生物的事實最終可化約為或奠基於基本物理事實,那麼,生物學中廣泛存在的目的性概念或解釋,如何能化約為或奠基於物理學中的機械性概念或解釋?假設我們接受「生命的本質之一是變異」這個前提,那麼可以接著問:基因修改是不是道德上不應該的?這牽涉到我們應該抱持何種道德理論。根據素樸效益主義 (utilitarianism) ,不能極大化人類整體福祉的就是道德上不對的行為。若然,則我們似乎(在道德上)不應該進行基因修改。另一方面,或許基因修改其實是可以極大化人類整體福祉?又或許我們不應該採取素樸效益主義?

最後,本文的目的倒不是希望讀者在文中提及的數個(科學)哲學議題上能形成什麼強烈的立場。僅僅希望我的個人體驗能帶領讀者一窺哲學與科學之間的密切關係。

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